Question

【題目】祖母綠是四大名貴寶石之一，主要成分為Be3Al2Si6O18，含有微量的Cr、Ni、Fe元素而呈現(xiàn)各種顏色。回答下列問題：

(1)基態(tài)Ni2+的電子排布式為____；寶石中Si的化合價是____；基態(tài)Al原子電子占據(jù)最高能級的電子云輪廓圖形狀為____。

(2)鈹與相鄰主族的鋁元素性質(zhì)相似。下列有關(guān)鈹和鋁的敘述正確的有____。(填字母)

A.都屬于p區(qū)主族元素 B.電負性都比鎂大

C.第一電離能都比鎂大 D.氯化物的水溶液pH均小于7

(3)六羰基鉻[Cr(CO)6]用于制高純度鉻粉，它的沸點為220℃。

①Cr(CO)6的晶體類型是____，1 mol Cr(CO)6含δ鍵的數(shù)目為____；

②加熱Cr(CO)6可得到高純度鉻粉和CO，反應(yīng)破壞的作用力類型為____。

a.離子鍵 b.配位鍵 c.金屬鍵 d.分子間作用力

(4)多數(shù)配離子顯示顏色與d軌道的分裂能有關(guān)。分裂能是指配離子的中心原子(離子)的一個電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道所需的能量(用Δ表示)，它與中心離子的電子排布結(jié)構(gòu)、電荷、配體有關(guān)。試判斷分裂能Δ[Fe(H2O)6]3+____Δ[Fe(H2O)6]2+（填“>”“<”或“=”），理由是_________。

(5)①氧化鎳晶胞如圖甲所示，A的原子坐標參數(shù)為：(0，0，)，則底面面心B的原子坐標參數(shù)為____。

②按圖乙所示無限拓寬延長，NiO可形成“單層分子”，氧離子和鎳離子均看成球體，其半徑分別為a pm、b pm，“單層分子”截割出的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元在空間呈長方體，則離子在長方體內(nèi)的空間利用率為____(列出計算式即可)。

Answer 1

【答案】1s22s22p63s23p63d8 +4 啞鈴形或紡錘形 BD 分子晶體 12NA b > Fe3+的3d軌道達半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，Fe2+的3d軌道未達半充滿穩(wěn)定狀態(tài) (，，0) ×100%

【解析】

(1)28號Ni元素的原子失去最外層2個電子形成Ni2+，根據(jù)構(gòu)造原理可得出基態(tài)Ni2+的核外電子排布式；根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和等于0，結(jié)合元素化合價與原子結(jié)構(gòu)關(guān)系分析判斷Si元素化合價；根據(jù)Al原子核外電子排布式基態(tài)Al原子電子占據(jù)最高能級，然后確定其電子云輪廓圖形狀；

(2)A.根據(jù)元素在周期表的位置及周期表的劃分分析；

B.根據(jù)元素的非金屬性越強，其電負性越大判斷，元素的金屬性越強，其電負性越小；

C.同一周期元素的第一電離能隨原子序數(shù)的增大而增大，但第IIA、第VA大于相鄰元素；

D.根據(jù)鹽的組成，結(jié)合鹽的水解規(guī)律分析；

(3)根據(jù)分子晶體的熔沸點比較低進行判斷；結(jié)合絡(luò)合物的構(gòu)成微粒的結(jié)構(gòu)分析含有的化學(xué)鍵類型及數(shù)目，利用化學(xué)反應(yīng)過程就是舊化學(xué)鍵斷裂，新化學(xué)鍵形成的過程判斷物質(zhì)反應(yīng)破壞的化學(xué)鍵類型；

(4)根據(jù)Fe2+、Fe3+含有的價層電子排布，結(jié)合離子的能量、穩(wěn)定性分析；

(5)①根據(jù)A點的坐標及與B點的相對位置確定B點的坐標；

②圖乙結(jié)構(gòu)單元中含有鎳離子數(shù)目為10，根據(jù)電荷守恒可確定氧離子的數(shù)目，根據(jù)幾何知識可知：最近的2個O2-核間距為(2a+2b)pm×=(a+b)pm；可得結(jié)構(gòu)單元中長方體的各個棱長，利用空間利用率=計算。

(1)根據(jù)構(gòu)造原理可知：28號Ni元素的原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d84s2，Ni原子失去最外層4s能級的2個電子形成Ni2+，核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d8；祖母綠主要成分為Be3Al2Si6O18，由于Be為+2價，Al為+3價，O為-2價，且化合物中所有元素化合價代數(shù)和等于0，假設(shè)Si元素化合價為+x，則3×(+2)+2×(+2)+6x=18×(-2)，解得x=+4價；Al是13號元素，原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p1，可見Al原子核外電子占據(jù)最高能級為3p能級，3p電子云輪廓圖形狀為紡錘形或啞鈴形；

(2)A. Be元素位于元素周期表第二周期第IIA，原子核外最外層電子排布為2s2，屬于s區(qū)元素，A錯誤；

B. 同一主族的元素，原子序數(shù)越大，元素的金屬性越強；同一周期的元素，原子序數(shù)越大，元素的金屬性越弱，則Be、Al的金屬性都比鎂弱；元素的金屬性越強，其電負性越小，則Be、Al的電負性都比Mg的大，B正確；

C. Be、Mg都是第IIA的元素，原子半徑Be<Mg，則第一電離能Be>Mg；Mg、Al是同一周期的元素，由于Mg原子最外層電子處于軌道的全充滿的穩(wěn)定狀態(tài)，所以第一電離能：Mg>Al，C錯誤；

D. BeCl2、AlCl3都是強酸弱堿鹽，在水溶液中金屬陽離子水解使溶液顯酸性，所以氯化物的水溶液pH均小于7，D正確；

故合理選項是BD；

(3)①六羰基鉻[Cr(CO)6]的沸點為220℃，比較低，是由于Cr(CO)6是由分子構(gòu)成的，物質(zhì)的分子之間通過微弱的分子間作用力結(jié)合，物質(zhì)的晶體類型是分子晶體；Cr(CO)6是絡(luò)合物，在每個配位體CO中含有1個δ鍵、2個π鍵，中心Ni原子與6個配位體CO形成6個配位鍵，配位鍵是δ鍵、所以1個Cr(CO)6含δ鍵數(shù)目為6+6=12，則1 mol Cr(CO)6含δ鍵的數(shù)目為12NA；

②加熱Cr(CO)6可得到高純度鉻粉和CO，由于配位體CO與中心Cr原子之間通過配位鍵結(jié)合，所以該反應(yīng)發(fā)生時破壞的作用力類型為配位鍵，合理選項是b；

(4)Fe是26號元素，Fe原子失去最外層2個電子形成Fe2+，Fe2+核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d6，其3d軌道上有6個電子，Fe2+的3d軌道未達半充滿穩(wěn)定狀態(tài)；Fe3+是Fe2+再失去1個3d電子變?yōu)?/span>3d軌道的半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，Fe2+核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d5，所以分裂能Δ[Fe(H2O)6]3+>Δ[Fe(H2O)6]2+；

(5)①由于A點坐標為(0，0，)，A點處于晶胞的棱心，B點處于底面的面心，可知B點坐標為(，，0)；

②圖乙中含有Ni2+數(shù)目是10，由電荷守恒可知結(jié)構(gòu)單元中含有O2-數(shù)目為10，Ni、O原子總體積為V(原子)=10×π(+)，根據(jù)幾何知識可知：最近的兩個O2-的核間距為(2a+2b)pm×=(a+b)pm，結(jié)構(gòu)單元長方體的長=5(a+b)pm，寬為2(a+b) pm，高為2a pm，因此原子空間利用率為×100%=×100%。